深入解析Nginx源码关键模块与工作流程

nginx源代码分析


Nginx可以开启多个进程，每个进程拥有最大上限128个子线程以及一定的可用连接数。如果你希望使用线程可以在配置文件中设置worker_threads这个参数，但这个参数在Nginx官方手册上没有。只有通过阅读源代码才看到。最大客户端连接数等于进程数与连接数的乘积，连接是在主进程中初始化的，一开始所有连接处于空闲状态。
每一个客户端请求进来以后会通过事件处理机制，在Linux是Epoll，在FreeBSD下是KQueue放到空闲的连接里。
如果设置了线程数，那么被填充的连接会在子线程中处理，否则会在主线程中依次处理。
如果解析出是动态脚本请求，会根据fast-cgi的设置访问php-cgi进程，php进程数量的多少依据php-fpm.conf中max_children的设置。
因此Nginx的动态请求能力不仅仅依靠Nginx本身的设置，还要调试php-fpm。

从源代码级别上看nginx由以下几个元素组成：
1. worker（进程）
2. thread（线程）
3. connection（连接）
4. event（事件）
5. module（模块）
6. pool（内存池）
7. cycle（全局设置）
8. log（日志）
大概就这些元素组成的。
整个程序从main()开始算
    ngx_max_module = 0;
    for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
        ngx_modules[i]->index = ngx_max_module++;
    }
这几句比较关键，对加载的模块点一下数，看有多少个。ngx_modules并不是在原代码中被赋值的，你先执行一下./configure命令生成用于编译的make环境。在根目录会多出来一个文件夹objs，找到ngx_modules.c文件，默认情况下nginx会加载大约30个模块，的确不少，如果你不需要那个模块尽量还是去掉好一些。
接下来比较重要的函数是 ngx_init_cycle()，这个函数初始化系统的配置以及网络连接等，如果是多进程方式加载的会继续调用ngx_master_process_cycle()，这是main函数中调用的最关键的两个函数。
ngx_init_cycle()实际上是个复杂的初始化函数，首先是加载各子模块的配置信息、并初始化各组成模块。
任何模块都有两个重要接口组成，一个是create_conf，一个是init_conf。分别是创建配置和初始化配置信息。
模块按照先后顺序依次初始化，大概是这样的：
    &ngx_core_module,

    &ngx_errlog_module,
    &ngx_conf_module,
    &ngx_events_module,
    &ngx_event_core_module,
    &ngx_epoll_module,
    &ngx_http_module,
    &ngx_http_core_module,
    &ngx_http_log_module,
首先是内核模块、错误日志、配置模块、事件模块、时间内核模块、EPOLL模块、http模块、http内核模块、http日志模块，剩下的模块都算不上关键。
epoll是比较关键的核心模块之一，nginx兼容多种IO控制模型，memecached用的是libevent不如nginx彻头彻尾是自己实现的。
在ngx_init_cycle()中对模块初始化完毕后，调用ngx_open_listening_sockets()函数对socket进行了初始化。
在listen上80端口以后，调用模块的另外一个重要接口init_module对各模块进行初始化。
并不是每个模块都对init_module接口进行了定义，在比较重要的模块中仅有 ngx_http_log_module 对这个接口进行了定义。
ngx_init_cycle()返回后，主要的工作都是在ngx_master_process_cycle()函数中继续进行的。

ngx_master_process_cycle()函数中的重要过程有调用ngx_start_worker_processes()生成多个子进程，一般nginx是多进程的。
ngx_start_worker_processes()函数内部调用ngx_worker_process_cycle()函数建立每个进程的实际工 作内容，在这个函数中首先调用ngx_create_thread()初始化各线程。我们知道每个线程都有一个启动处理函数，nginx的线程处理函数为 ngx_worker_thread_cycle()，内部过程中最重要的是对ngx_event_thread_process_posted()函数 的调用，用于实际处理每一次请求。
在初始化线程结束后，首先调用ngx_process_events_and_timers()函数，该函数继续调用 ngx_process_events接口监听事件，一般情况下对应的函数是ngx_epoll_process_events()，如果使用的是其它种 类的IO模型，则应该实现相应的实际函数。这个接口负责把事件投递到ngx_posted_events事件队列里，并在 ngx_event_thread_process_posted()函数中进行处理。
nginx的connection和event是按照链表的方式进行存放的，区别在于connection是单向链表而event是双向链表。
nginx中的connection链表是提前分配的，定义在ngx_event_process_init()函数内，具体代码如下：
    ...
    
    cycle->connections = ngx_alloc(sizeof(ngx_connection_t) * ecf->connections,
                                   cycle->log);
    ...
    i = cycle->connection_n;
    next = NULL;
    do {
        i--;
        c[i].data = next;